Szédítő sebességgel foroghattak az első csillagok

Elképesztő, óránként több mint másfél millió kilométeres sebességgel foroghattak a világegyetem első csillagai, melyek kémiai lenyomatai ma is megtalálhatók a galaxis legöregebb csillagaiban.

A kutatók által "pörgőcsillagoknak" nevezett objektumok 13,7 milliárd évvel ezelőtt, nem sokkal az ősrobbanást követően keletkeztek, méretüket tekintve igazi óriások voltak, tömegük a Nap nyolcszorosa lehetett, állítja egy nemzetközi tanulmány. A hatalmas forgási sebesség rövid élettartammal társult, a csillagok körülbelül 30 millió évet élhettek, az égitesteket hajtó nukleáris fúzió biztosította az univerzum első, a héliumnál nehezebb elemeit.

A fenti elmélet alapjául egy 12 milliárd éves gömb alakú csillaghalmaz, az NGC 6522 szolgál. Galaxisunk legidősebb globuláris halmaza az elsők között lehetett, ami kamatoztatott a kozmosz első nehéz elem képződésének korai szakaszából. Mindazonáltal a halmaz csillagai fényének elemzése, amiből kiolvashatók a bennük megtalálható elemek, ellentmondó bizonyítékokkal szolgáltak az első csillagok természetéről.

Cristina Chiappini, a potsdami Leibnitz Asztrofizikai Intézet asztrofizikusa munkatársaival és olasz kollégáival újra megvizsgálta az ESO (Európai Déli Obszervatórium) VLT távcsövével begyűjtött adatokat, melyekben az NGC 6522 nyolc ősi csillagánál fedeztek fel szokatlanul magas stroncium és ittrium szinteket.

A kutatók szerint a ritka elemeknél tapasztalt kiemelkedő értékekre tökéletes magyarázattal szolgálnának az úgynevezett pörgőcsillagok, amik a tudósok számítása szerint 1,8 millió km/h felszíni sebességgel foroghattak. Összehasonlításként a Nap körülbelül 7200 km/h sebességgel forog. A Tejút nagy tömegű csillagainak jellemző sebessége ennél jóval magasabb, 360000 km/h, tette hozzá Jason Tumlinson, a Baltimore-i Űrtávcső Tudományi Intézet csillagásza, aki nem vett részt a tanulmányban.

Ez a magas forgási sebesség átfedést okoz a csillag külső és belső gázrétegei között, amik egyébként nem keverednek. A keletkező nukleáris reakciók zuhataga radioaktív neont hoz létre, ami neutronokat bocsát ki, melyek vassal és más nehéz atomokkal ütközve stronciumot és ittriumot hoznak létre. A pörgőcsillagok halála után ezekből az elemekből új csillagformáló anyagfelhő keletkezett, létrehozva az NGC 6522 csillagait.


Gyors forgást mutat az első csillagok keletkezésének szimulációja
A kutatás azt sugallja, hogy a pörgőcsillagok drámaian megváltoztathatták az univerzum arculatát. Szédítő forgásuk miatt például az eddig feltételezettnél jóval korábban hozhatták létre és szórhatták szét a nehéz elemeket. Pörgésük ugyancsak a vártnál jóval nagyobb számú gammasugár kitörést eredményezhetett, ezek a világegyetem legerősebb ismert kitörései, hatalmas energiafelszabadulással járnak, egy ilyen esemény több energiát bocsát ki, mint a Nap egész élete során. Elméletileg ezeknél csupán az ősrobbanás szabadíthatott fel több energiát.

A gyors forgás nagyobb fényt biztosíthatott a pörgőcsillagoknak hagyományos társaikénál, ami megmagyarázná a korai univerzum rejtélyes "újra ionizálódását", amikor a világegyetemet egykor átjáró hidrogén 400-900 millió évvel az ősrobbanást követően saját magát alkotó protonokká és elektronokká ionizálódott.

A kutatók szerint a pörgőcsillagok a napszeleken keresztül tömeget veszthettek fejlődésük során, ami segítene megmagyarázni, miért nem látjuk a korai univerzumban a nagyon nagy tömegű csillagok lenyomatait, miközben a modellek szerint létezniük kellett volna. "Nem zárhatók ki az alternatív eshetőségek, eredményeink azonban azt mutatják, hogy a nagy tömegű csillagok első generációja pörgőcsillagként tökéletes magyarázattal szolgál" -tette hozzá Chiappini.

A német kutatócsoport a VLT alkalmazásával folytatja a pörgőcsillagokra utaló bizonyítékok gyűjtögetését az NGC 6522 csillagai között. Az eddigi eredmények részleteiről a Nature április 28-i számában olvashatnak.